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酸性亜鉛鍍金の實用化に就て ・
. 相 良 學
Studieg on the Practiea]ization of the Acidic Zinc Plating みγ1レ鋤α加s4G4R4.
Abstract: The main purpose of the present investigation was to study the possibility of utilizing a acid sulfate bath fbr the rapid zinc plating of the iron strip or sheet. The zinc slllfate bath is very much cheaper and more stable than the common cyan{de baths now generally used. In this experiments, the effbct of current density, acid concentration, .zinc ion concentration, addition salts,
addition agents, and temperature was carefully investigated. It w−as found that: (7)By Usingβ一naphthol and chromic acid as addition agents, excellent deposits are obtained at the high current density(about 60A/dm2)with the follo.
wing bath compositions,一一一 ZnSO4−7H20・250g. H2SO4 90g Na2SO4 20g.
Al2(SO、)3 20g. β一naphthol O.5g. CrO3 0.1g. water ・1Z; (2)B)・Increasing
・h・v・lu…fN』裂ρ・−increa・e・・h・h・ight ra・g・・f・a・h・de curren・
density in deposition, but decreases the current efi日cienc)ア. of the zinc deposition;
(3)In the bright p互ating bath possessing N value叩ual to l・30, the weight of the metal deposited was]009/m20r more with the cathode efliciencies of 60 to 65 per cent.
1要 旨 ・
本研究は一般の熱間浸漬亜鉛鍍金法に比ぺて遙 用して電力の節減並に製品債値の昂揚を計らんと かに加工性と防鋳力に富み、且亜鉛消費の少い酸 .するものである。從つて其原理としては概ねペタ ナイズ法(1)に準するものであるが線材と異り鉱材 に封してかLる高電連績式光輝迅速鍍金法を實現 するには種々の困難が予想される。先づ所要.の電 鍍條件としては、(1)熟間塵延薄飯の如き鍍金生 地としては極めて不都合な粗面に於ても満足な電 鍍を成就せねばならぬ、(2)連績式で高能率大能 力とするためには高電流密度ゐ迅速鍍金であるこ
ぴシ
と、(3)均一性薄鍍金で而も防鋳完壁を期するこ・
と、(4)防蝕本位なるも光輝を放つ程度の微晶緻 密な電着であるべきこ.と、(5)不溶性陽極を用 ひる結果、水素イオンと亜鉛イオンの濃度に可成 りの饗動があつても安定した鍍金を施し得ること
●
Photo.l General view of the batch (6)電鍍液の組成は成可く琿純で尾液中には亜鉛
pl・・nig・pPara 誓芦竃欝璽ζ竃霞㌶≧遼
性亜鉛電鍍法を主として薄鐵板の亜鉛引に臆用す の諸條件に副ふ成果を得たから以下その大要に就
るため・亜鉛漁式製錬の電解原液を其電鍍液に直 て報告する。
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皿試料とその豫備虚理 とを確めた。
供試の原蹴昧鋼継K.鑓のプ,。オバー (E)ソヂウム・ イドライドデスケーリングぶ 式鯛髄の厚さ1.・m畷・.35mnの黒鎚八幡 NaH]・°〜2・5%を含む苛性ソーダの熔臓浴(35・
鋼戸畑工雛産の川リツプ式舗醒の厚さ 〜45°°C)に灘して・N・Hの濃度・温度・醐の ・.28mmの醐であつて.・ツチ鍍金ではこれらを夫々擾へて蹴効果翻べ端果はN・H1・・%
1・mm×5・mmの試片として使用した.實用の亜 鵬375でC 1°分麟で充分奇麗な生地を得た・洗 鉛鍍金に於ては大雛地醐を省略せねばならぬ 減りは1°嘘理で歎15×ユ゜−49/・m2とな順に
:麟曝㌶;罐隠㌶藷慧 覧麟鐘欝㌶雰曇巖鵜;籠
姓癖賄抽醐の露を不良ならしめ又時 水灘で除去さ罐くなる鵬と 思はれるから電 には水靴脚こ基く材質焔ともなる。從つて供 鍍下地として砒洗過ぎ酬避すべきである・又 試黒鋤離に於ては硫洗漁繊先條漬解 水洗に際しては刷毛擦りし且麟に依る光輝浸漬
陽極清浮、電解陰極清浮及びソヂウムハイドライ を行ふがよい。
ドデスケーリング鷲試み、之等批較槍討した 竺幽する以上癒の瀞方法を比鱒味す 結果は次の様である。 れば本蹴試馳於ては雄灘とNaH法とを (A)硫洗澗96燃鞭1勤k・の徽酸 最も鋤とピ蹴の場合凧も肌餉く素地荒
(1・%容) を75・Cに加温して・5分浸漬した場合に 縫裡す・轍電鍍浴にカさける亜鉛の酷枇較 最もよく洗はれ、その蹴りは鞠21.・×1・一・,/ 的錫で且与である・特に後者は水素脆性の危 ・m・である。是より濃戯は時間蝿すと洗過ぎ 倶も無く繊りの少いことに方さては他の追從を許 となり肌色も悪く電計不良ならしめる。恐らく 辞・蓋し近年欄に於て加る塩浴清浮が廣汎 黒染面※の出現に依り水素過電厭が低下し且密着 に活用される所以であらう②。次に冷厘のストリ
が妨げられるものと思ふ。 ツプは殆ど研磨仕上した位碑滑面を有し黒雛・
(B)麟麟、35%蹴㊥封水4の稀塩酸 全然附着して居ないから獅したもの以外は酸洗 であれば液温25。C、同じく1封2.5の稀塩酸であ の必要も無く唯アルカリ液(Na2CO31009・NaOH れば・8・Cに於て何挑10分間浸漬で白肌の瀧 20・・水11)で脚旨する憤どけで事足蝿鍍用生地と な素地が得られその洗減りは24.・×・・一・,/。江・内 しては黒鍛り櫟ミ優れて居る・
外である。而もこの仕上であれば鍍金にも都合が ・
良い。 皿 電鍍及び仕上庭理
(C)電解陽極清浄、 硫酸(比重1・84)55cc、
硫酸ソーダ1009を水1/に加へたものを電解液と 素々鐵は亜鉛に比ぺて遙かに水素過電塵が低v・
し・18°Cで電流密度及電解時間を憂へて陽極清 から木法の如き水素イオン濃度の高い電鍍液から 浮を行つたがその適當條件は陽極電流密度]・5A/ Zn++イオンを優先的に放電析出せしめることは 、 dm2、電解時間8〜10分に於て得られる。然し洗, 容易でない。從つて鐵生地に初期の均一電着を確
・ 減りは45〜48×]0−Vcm2に及び肌荒れを生ずる 保するためには可成り電流密度を昂めねばならぬ から余り好ましくない。 が之を緩和する目的から筆者は特に水素過電歴の (D)電解陰極清浮・ 硫酸(比重L84)]5cc、塩 大きい水銀の下地鍍金を試みた。その一つの方法 酸(比重1・18)55cc・塩化ナトリウム229を水11に としては所定電鍍液に酷酸第二水銀を500mg/]の 溶かしたものを電解液とし不溶性陽極鉛板を使用 割合で添加して見たが之では亜鉛鍍面に淡い斑紋 して18CCで陰極清浮を行つた虚、最良の結果は陰 を生じ恰も蛇肌の如くその外親を損ふ嫌ひがある 極電流密度2・OA、/dm2・電解時間10分・洗減り17・5 依つて第二の手段として電鍍直前の試料を1%昇 ×10呼程度であるが肌色も冴えす水素過電塵も梢 勇ミ水に撒秒浸漬してアマルガム下地を作り水洗後 々低下するようである,街ほ水素脆性に就ては屈 鍍金を施すこと、した,かsる水銀虚置を行へば 曲試験に依つて普通硫酸洗源のものと大差ないこ 何れの方法に依る場合でも例へば20A/dm2の最低
(註※黒染面一8mut Surface・硫酸洗ぴに於て塩基性第一鐵塩(FeOFeSO4 H20)及黒鉛の残存した
黒い表面を謂ふ。)
45 電着電流密度(Zn609/1、 H2SO、1009/1、粗生地 暗友色一D・金属光澤のあるもの一B・
の場合)を8A/dm2まで引下げることが可能であ (例へば銀白色で金麗光澤のものは・SBである)
り初期電着を著しく改善し得る。即ちアマルガム (2)添加剤の効果・ 照準浴No・1のβナフト 虚理のものは虚理しない場合より電流効率も大方 一ルと無水ク・ム酸とを其他の有機質添加剤で置 10%高く電鍍面の外見にも何ら遜色を來さないが 換してその効果を調べた次第である・(a)膠・
唯一つの欠点は密着性の阻害されることである。 0・1g/Lで40A/dm2の2〜3分及45A/dm2の1〜2分の 之は取りも直さず鐵がアマルガムを作り難い金属、 虚ではMB・即ち金圃光澤のある乳白色を現はすが であるからであらう。元來密着力大にして加工性 0.259/1に増せば光澤が抜け・0・59/1では全く友 に富むことは電鍍亜鉛鐵板の特徴とする虚である 白色となる。叉βナフトーノ・に比し液の粘性を昂 からこれは由々しい欠点であるが、その改善法と める所爲か電導性を低下することはFiコ・1で明瞭 しては稀薄水銀塩溶液に依るストライキングを試 に示される。(b)薦糖・結晶の細かい銀白色の電 むるも亦一案であらう。 . 着が得られるが殆どガ澤が出ない。添加量は19μ 扱てこの試験に於ける電鍍條件の決定は次の様 でも29μでも大差なく緻密な銀白色の厚い電着を に途行された。 得るには40A/dm2の4分位が良い。(c) ゼラチン・
(1)電渡液の組成。 硫酸亜鉛と硫酸を主役とす ゼラチンの欠点は色調が友白色になることで る迅速鍍金であるから緩衝剤の必要もなく之に追 ある。添加剛効果は0・19/1では認められないが0・5 加すべき成分としては電導剤と添加剤のみで良v・ 9/1になれば充分であり・叉照準浴No・1に0◆59追 とれらの適剤と適量の撰揮は通常酸性亜鉛鍍金と 加してβナフトールと併用すれば青白色となる。
呼ばれるpH4.0−Dk2〜3A/dm2の中性鍍金(亜鉛 (d)ペンゼンズルフオン酸・ 用ひぬ時より結晶 陽極使用)からH2SO4259/1−Dk20A/dm2の酸性 は細かくなるが所謂亜鉛メツキらしい青白色を増 鍍金の範園に於て行ひ、その結果電導剤としては し光澤も出ない。19/1よりもo・59/1の方が良い。
硫酸アンモンよりも硫酸ソーダを、叉無機添加剤 (e)βナフトール、照準浴No・1にβナフトールを としては硫酸マグネシウムよりも硫酸アルミーウ 加へぬ場合、即ち有機添加剛無しで電鍍する場合 ムを好適とするに至つた。か、る豫備試験に併用
ぺ した有機添加剤はゼラチン・膠・可溶性澱粉・β 弍 ナフトール等であるが就中βナフトールが比較的 ☆ 高電流密度(15〜20A/dm2)となるに從つて有効 δ お であることを知り、他方電鍍面の外見は中性鍍金 § では概して薄青白色、酸性の6〜]OA/dm2では青 き3。
白色、同じく]5A/dm2(H2SO4・189/1)では銀白色・ 、。
更に20A/dm2(H2SO4259/1)に及ぺばカドミウム 〆。、
鍍金に近い銀白色の金屡光澤を呈し始めることを 花〃。,慰㌘4タε励
認めた・ Fig.1 Amp.&V・1t.・u・v…f・・m・
かくして電酷齪2°A/dm2より6°A/dm2まで 。dditi。n。g。nt・.
,昂めて目的の迅速光澤鍍金を行ふに最も都合良い と判定ざれた電鍍液の組成は・結晶硫酸亜鉛2509 ミ
㌶㌘㌶禦鷲㌦纏㍗㍍蛾。㌃ §力糖紐十認㍑
鰍ク゜ム酸o・1・・水11・であり・叉効果畷て 記・匙P6爲
.lli鐘耀鱗1蹴き鴛雛鷲装§翼嶽二1
・ム酸0.19、水11でも良い。以下記述の便法上前 ゐ
者を照準浴No・1、後者を照準浴No・2としよう。 ・・α ,2 」.4 ぷ ∠ ノ8.9〆。
叉肉眼観察に依る鍍金面の色調匿別を簡軍に表示 万尻吋ρ舶巧輪・
するために次の符號を用ひる。 Fig・2 Eflbct of current density or time
青白色一P、銀白色一S、乳白色一M、友白色一G、 of plating・(Out of addition agent)
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の電流と時間の關係はF]9・2の様であり、銀白色/ @方が良い。
\の緻密な電着を見る範園も狭く且金屡光澤を嚢揮 要するに酸 × し得ない・然るにβナフトール撫水ク・ム酸を 性光澤鍍金 § 所定通り使用すればFlg・3の如く改善され迅速光 浴に於ける 忘・,
1:践⊥嵩一! 簿響:竃曇1三
1:|ご什㌫5°㌶:1旨畿鵠_…
㍉i簗〒量醗纂=誓案㌶ΣFi&ご蕊静
,上三㌻牌 蹴、、、ぎ、 9であり浴の電 の電流密度
ρ/2コニL 導度にも大して 範園は廣くさ ×
. ・酬舳 輪影響しない。 且その下部ポ >
F193 E ヤ・t・f・urren・d・n・i・y(F」9.1参照)而 限踊瀧§ ・き ゜「time°fp麺& して鰍ク。ム 度が高くな§・・ § (W・th・dd五t・・n・g・nt・).酸を過昨βる.そして§・ .ミ
け電鍍液の色が褐色を呈するに及んで始めてその N−L30附 σ 効果が現はれる。惟ふにβナフトールは電解酸化 近に於て最 ・・
加剤効果畷場するものであらう・酸備旨端つ 期上は原 4 ク29㌶θ議。鑑。る C「°・の酬は予髄りの補助効力を顯はしβナフ 則通りNの Fi昏6脆…f・urre。t d。n,ity
トールに封する安定剤としての役割を充分認める 増加と共に or acid concentration, and ことが出來た。 低下する・ cathode e笛ciency vs. acid
(3)亜鉛及び硫酸の濃度・これらの爾主成分の濃 恰もこのN concentration.
度と電流密度の開係を調べてみるとFig.4の如く 債の影響は
光蹴嚇亜鈴億囎加こ僧tて縮少せられ 青縦醐 ミカ
⊆ 叉Fig.6の如く 金に於ける ぱ
叉 硫離の増加塾旦、言
設._↓。L仁 慧題竃裟 當㌫ ㌧:
・〃蕊㌔. △_ 分を夫囎減し る(3)・叉F 〃 。_。__.
ぺ・・ た場合であり、 ig・7は瀧 三=・
2°‥誌煮。。%雌中肉太破線 効果を示し Fi.7 E音・…f・urren・d・n・i・y
Fi&4 ヌ:1=,霊i・y:㌶;㌶㌶㍍ら上昇す二;麗m:::㌫第
す光輝曲線であ に縮減する・而して加る電癖度範團に於て
る。次に電流効率は原則として電解的には亜鉛濃 得られる光輝鍍金の電着・量は80へ1209/m2(厚さ
度に比例して向上するも電鍍的にはその噌加に限 12〜18ミクロン)であり、その電流効率は60〜65
界を生じFig・5の如き波状曲線を画く。そして効 %である。 前圖の光輝曲線が物語る如く8B領
率は原則並に電流密度の高い程低く且亡の極大値 域内に於ても最光輝部は比較的低電流密度の方.へ
が亜鉛濃度小なる方へ移行する、これと同様に硫 傾くから60A/dm2以上の迅速鍍金は仲々容易でな ・
酸濃度のの増加と共に低下すべき電流効果も電鍍 い。この点猫逸に於ける酸性高輝鍍金浴(Saurem
的にはHS2041009/]附近までは却つて濃度の高い HochglanZbad)が100A/dm2に及ぶ迅速化に成功
47 し、而も20〜409/m2の頗る薄い鍍金で耐;虫性に富 青化光輝浴からの析出は申性浴若しくは酸性浴か むと言ふ報告(4)に注意して筆者は更に添加剤の研 らのものに比してその結晶構造が撰揮方位を形造 究を績け度v・。 . る傾向強く・整列度の高い結果として耐蝕性及機 終の仕ヒ虚理としてはク・ム酸及硝酸に依る光 械的性質に劣ることは先年にフィツシヤー等の護
輝浸漬虚理の他沸騰歳理、油浸虚理、摩擦虚理等 表した虚であり(5)、この試験結果とも梢々相通ず を試みて見たが、SB上りの光輝永績性を強め耐独 る感がする。荷ほ耐蝕試験に就ては参考までに長 性を昂上せしめ得るのはクロム酸浸漬であり、庭 期に亘る大氣ボ曝露試験をも纏績して居り爾來六 理液の濃度はCrO31009/i、 CrO3:H2SO4=400:1 ケ月以上を経過した今日の成績では大体前述の加 で10秒浸漬が良い。硝酸の微量添加は光輝を増す 速試験結果と一致した傾向を認めて居る。 . が溶失量も多く且耐鍾性が悪い。沸騰虚理は水酸
化被膜に依る不働態化の促進であり・油浸虚理はV穂括
電鍍暦が油吸着能に優れた性質を利用して特定用
途向のものに慮用することである。又迅速厚着の (1)原銀の豫備清浮法としては黒飯に封しては ものは光澤と耐蝕性に劣るから其仕上庵理法とし 塩酸洗條かソヂウムハイドライドデスケーリング て米國に於ける錫電鍍の再胤ヒヒの如く高周波誘 法が有効である。 ・
導加熱に依る鍍暦再熔虚理(Reflowing)の試験 (2)此種z)亜鉛電鍍には出來れば4〜滑面で水素 を目下實施中である○姑息手段の厚擦庭理は乾布 過電屡の高い冷屡ストリツブを採用すべきである で擦る程度の簡輩な艶出しで錫鍍金に於ける再研 (3)鉄生地の水素過電歴上昇策としてアマルガ 磨或はベタナィズ法に於ける再線引と同類である ム虚理を完成し得るならば電流効率は10%近く向 上する。
皿耐 蝕 牲 (4)目的の電鍍液の組成としては硫酸封亜鉛の
亜鉛鍍金製品の耐蝕性を調査する種々の試験方 N憤を略L3に保つこ.と・並に電導剛としては硫酸 法の申でも加速法としては浦足なものが
殆ど無いと言はれて居るが此研究では專
ら水素嚢生速度測定法を採用した。此方 6°
法は割合に精密迅速であり、倫ほ3%食 子 塩水に依る溶失減量の測定の結果とはよ 缶
く一致する傾向を示したが他方軍極電位 ・・
差の測定結果とは若干矛盾する虚が現は 2,
ヨロ
.れたので、果して耐蝕性を充分に表示し 慧、。
得るか否かは聯か疑問eある。然し電鍍 〉
面の酬が灘で光澤畷竺る程に卒〉
滑であれば自ら水素過電歴は高く・反封 め2.
⑦ 晦 37ア 輌〃竺ぴ㌘/㌘〃
ベクに ア ご